述评专栏

靶向周细胞肿瘤血管正常化：重塑肿瘤微环境的新策略

- 本文来源 -

劳深,何建行,梁文华. 靶向周细胞肿瘤血管正常化：重塑肿瘤微环境的新策略[J]. 中国全科医学, 2022, 25(32): 3971-3977,F01.（点击文题阅读原文）

周细胞（pericytes，PCs）又称壁细胞，嵌于毛细血管基底膜，可通过物理接触和旁分泌信号通路与内皮细胞（endothelials，ECs）相互作用，进而调控血管形态及功能稳定性；同时，PCs 构成的微血管和组织间隙屏障（如血 - 脑脊液屏障、血睾屏障）是维持内环境稳定的重要因素。研究表明，由PCs构成的屏障缺失和功能异常会导致肿瘤血管出现扭曲、扩张、渗漏和功能失调，而PCs与肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）中各类细胞成分（如免疫细胞、基质细胞和癌细胞）均存在紧密的相互作用关系，并以此深刻地影响着肿瘤的发生、发展。因此，探索PCs调控 TME 促进肿瘤发展的新机制及转化研究具有重大的生物学意义和临床价值。

既往研究表明，靶向ECs的抗血管治疗是一种颇有前景的抗癌策略，然而耐药性的发生在很大程度上影响了其临床疗效和深入、广泛的应用。有学者猜想，肿瘤可介导PCs异常增殖并覆盖肿瘤血管以保护肿瘤ECs，进而导致耐药性的发生，但令人遗憾的是，靶向清除PCs联合抗血管治疗相关临床试验并未取得成功，甚至显示出更多的附加毒副作用，提示PCs存在功能异质性，其介导TME影响肿瘤进展具有复杂性。本文全面概述了PCs在TME 中的潜在功能与作用，并展望了靶向PCs的肿瘤抗血管治疗及肿瘤血管正常化治疗在重塑TME中的潜在价值，而后者或可通过重塑免疫抑制性TME成为抗肿瘤治疗的新策略。

1.文献检索策略

以"Pericyte" "Tumor environment" "Normalizing tumor vasculature" "Immunomodulation" "NSCLC" "Targeting pericytes inhibitor/pericytes molecularly targeted therapy" "Antiangiogenic therapy/anti-VEGF/VEGFR therapies"为关键词，在PubMed、Clinical Trials检索相关文献及临床试验，纳入2011—2021年公开发表的非小细胞肺癌（non-small-cell-lung-cancer，NSCLC）相关研究，排除非NSCLC临床研究，最后通过人工阅读摘要、筛选文献主要观点、分析数据及图表后选择出目标文献。

2.1　PCs是TME的重要细胞成分

TME是肿瘤细胞赖以生存和发展的复杂环境，存在T淋巴细胞、B淋巴细胞、自然杀伤（natural killer，NK）细胞等免疫细胞，也存在PCs、ECs、肿瘤相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts，CAFs）等基质细胞，还存在各类信号分子（如细胞因子、趋化因子、基质金属蛋白酶等分泌分子）和细胞外基质（extracellular matrix，ECM）等，各细胞成分间的异常相互作用深刻地影响着肿瘤的发生、发展。现阶段研究证实PCs在TME中普遍存在，但其在肿瘤进展中的功能与作用尚不明确，有研究显示侵袭性实体瘤周边微血管密度明显增加，结构紊乱，形态迂曲、膨胀、呈囊状，PCs常出现松散覆盖，甚至缺如，其与ECs相嵌的基底膜也多厚薄不均、不完整，提示PCs与ECs间存在相互作用障碍并形成异常肿瘤血管系统和乏氧、高酸、高间质压的免疫抑制性TME，利于肿瘤细胞生存、侵袭和转移。另有大量研究表明PCs本身就是一种具有异质性的细胞群，不仅具有组织特异性及功能多样性，还具有成脂、成骨和成软骨样细胞等分化能力，是机体快速响应病理和损伤信号的储备干细胞之一。

2.2　PCs与CAFs的串扰联系

作为肿瘤基质的重要细胞成分，CAFs在TME中具有重要作用。有研究表明CAFs不仅可通过分泌多种细胞因子或代谢产物抑制免疫细胞功能、促进肿瘤侵袭与发展，还可重塑ECM并形成渗透屏障，阻止免疫细胞或药物向肿瘤组织渗透，进而降低肿瘤治疗效果。现有研究认为具有干细胞特性的PCs是肿瘤和纤维化疾病CAFs的主要来源之一。HOSAKA等研究表明，肿瘤可通过血小板衍生生长因子BB/血小板衍生生长因子受体β（PDGF-BB/PDGFR-β）信号通路诱导PCs-CAFs转分化（pericytes-fibroblast transition，PFT），进而增加TME中CAFs成分并促进NSCLC、肠癌及恶性胶质瘤细胞系的侵袭和转移。

2.3　PCs与ECs的串扰联系

在TME中，PCs与ECs之间异常的相互作用会导致肿瘤血管畸变、新生和失能，而PDGF-BB/PDGFR-β信号通路对该过程的调节及PCs的增殖、迁移均至关重要。研究表明，肿瘤细胞可通过激活ECs产生PDGF-BB并招募PDGFR-β阳性PCs，而后者可通过释放血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）-A、血管生成素（angiopoietin，Ang）-1促进ECs的出芽和肿瘤血管新生，同时ECs会分泌Ang-2、Ang-1并竞争性结合二者的受体Tie-2，继而破坏PCs与ECs之间的附着嵌合，并通过减少PCs的肿瘤血管覆盖促进肿瘤细胞的增殖、生长。此外，肿瘤来源的PDGF-BB还可进一步诱导ECs分泌基质细胞衍生因子-1（stromal cell-derived factor-1，SDF-1），而SDF-1可持续促进TME内PCs的迁移、募集，并增加PCs对肿瘤血管的屏障覆盖。MENG等研究发现，被肿瘤"驯化"的屏障覆盖会帮助肿瘤血管构成一个"盾罩"，保护肿瘤细胞免受药物攻击和免疫细胞监视，同时保持肿瘤血管的"完整性"以维持必要的氧供和营养，协助肿瘤细胞生存。临床研究证实TME中PCs的高覆盖屏障作用与肿瘤细胞增殖和不良预后相关，但值得注意的是，PCs的屏障作用也降低了肿瘤侵袭风险。总而言之，PCs的覆盖屏障不同会导致不同的预后，这就意味着临床上靶向PCs屏障表型并不是唯一且理想的治疗策略。

2.PCs在TME中的潜在功能与作用

2.4　PCs旁分泌信号通路与肿瘤进展

近年来，越来越多的研究发现PCs的旁分泌信号可独立调节肿瘤血管及周边细胞的生物学功能：ZHANG等通过分离、培养人胶质母细胞瘤PCs证实PCs可通过旁分泌高表达细胞因子CC亚族趋化因子配体（C-C chemokine ligand，CCL）-5，激活胶质瘤细胞趋化因子C-C-基元受体（chemokine C-C-motif receptor，CCR）-5及下游丝氨酸/苏氨酸激酶（AKT）-DNA依赖性丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶催化亚基（DNA-PKcs）信号通路并促进DNA损伤修复，使肿瘤细胞逃避化疗药物替莫唑胺的杀伤，提示PCs可通过非屏障功能促进多形胶质母细胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM）抵抗替莫唑胺的新作用机制。WONG等研究发现，整合素β3低表达的PCs与多种肿瘤进展有关，在基因工程鼠的PCs中特异性敲除整合素β3基因可促进小鼠肠癌及肺癌细胞系的生长；相关机制研究表明，低表达整合素β3的PCs可旁分泌高表达细胞因子CCL-2、CXC趋化因子配体（CXC chemokine ligand，CXCL）-1和组织基质金属蛋白酶抑制因子1（tissue inhibitor of metal protease 1，TIMP-1），其中CCL-2可直接作用于肿瘤细胞CCR-2并通过增强MEK1-ERK1/2-ROCK2信号通路促进肿瘤生长。LECHERTIER等研究表明，黏附斑激酶（focal adhesion kinase，FAK）缺失的PCs可增强Pyk2-Gas6-Axl-Akt信号通路及其下游肿瘤血管的新生，而PCs旁分泌来源的高半胱氨酸蛋白61（cysteine rich 61，Cyr61）可促进肿瘤细胞的增殖。

2.5　PCs与免疫抑制性TME

作为TME的重要细胞成分，免疫细胞与肿瘤炎性反应和免疫反应密切相关。既往研究表明，PCs会释放趋化因子和细胞因子以响应促炎刺激，如CCL-2、CCL-3、CXCL-1、干扰素（interferon，IFN）-γ和白介素（interleukin，IL）-8，同时PCs还会表达一些功能模式受体〔如Toll样受体（toll-like receptor，TLR）-4、TLR-2、NOD样受体1（NOD-like receptor protein 1，NOD1）〕和巨噬细胞标志物〔如巨噬细胞单抗（ED-2）〕，这意味着PCs具有潜在的免疫调节作用。需要指出的是，还有研究发现PCs具有细胞吞噬能力，并可调节不同类型的白细胞运输，且PCs对TME中肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophages，TAMs）有明显影响，在小鼠异种移植模型中受PDGF-BB刺激的PCs可产生IL-33，而IL-33可大量招募TAMs并塑造免疫抑制性TME，进而促进肿瘤细胞侵袭和转移。此外，PCs衍生的趋化因子CXCL-12/SDF-1还可激活表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）/巨噬细胞集落刺激因子-1（macrophage-colony stimulating factor，CSF-1）信号通路，促进/诱导表达CXC趋化因子受体（CXC chemokine receptor，CXCR）-4的TAMs与肿瘤细胞结合，继而促进二者共同向肿瘤血管区域募集、迁移。有研究发现，胶质母细胞瘤中M2样巨噬细胞可通过猫眼综合征染色体区候选基因1（CECR1）-PDGF-BB/PDGFR-β信号通路上调PCs中骨膜素的沉积和表达，而骨膜素是ECM的重要成分，具有促肿瘤血管新生的作用。此外，还有研究者通过pdgfb（ret/ret）小鼠模型发现PCs缺失可导致细胞因子IL-6表达上调、骨髓来源的抑制细胞（myeloid derived suppressor cells，MDSCs）迁移增加，而后者大量募集可导致免疫抑制性TME，进而促进肿瘤细胞的生存和侵袭。

HAMZAH等通过胰腺癌自发瘤小鼠模型（RIP1-Tag5）证实PCs可调节TME中T淋巴细胞增殖活性，而在PCs中特异性敲除RGS5基因可促进PCs肿瘤血管正常化，在明显地减少肿瘤缺氧和血管渗漏的同时增加免疫细胞浸润并提高荷瘤小鼠存活率，相关机制研究表明，PCs可通过G蛋白信号通路调节蛋白-5（RGS5）基因和IL-6依赖性信号通路抑制CD4+ T淋巴细胞增殖和活化，在体外促进CD4+ T淋巴细胞失能。需要指出的是，TIAN等研究证实高覆盖具备屏障功能的PCs的恶性肿瘤周围浸润着更多的Th1效应免疫细胞（如CD8+ T淋巴细胞），但同时可见恶性肿瘤细胞浸润增加，其机制如下：一方面PCs可旁分泌CXCL-9和CXCL-12，招募表达受体CXCR-3和CXCR-4的CD8+ T淋巴细胞；另一方面，CXCL-12分泌同时可增加依赖CXCR-4趋化、迁移的恶性肿瘤细胞的侵袭，同时CXCL-12还可增强细胞因子转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）和IL-10的表达，而TGF-β和IL-10可抑制T淋巴细胞增殖活性和抗原呈递细胞活性。TAVERNARI等研究发现，在中枢神经系统淋巴瘤中PCs可通过旁分泌途径高表达CXCL-9并趋化、增强恶性B淋巴细胞的迁移和侵袭，进一步证实了上述观点。总而言之，PCs可通过异常旁分泌通路与肿瘤细胞/TME各类细胞成分进行串扰联系，提示靶向PCs来源的异常旁分泌信号通路可能是肿瘤抗血管治疗的新策略。

3.靶向PCs的肿瘤抗血管治疗及肿瘤血管正常化治疗在重塑TME中的潜在价值

抗血管治疗一直是抗肿瘤治疗的重要研究方向，其靶点主要分为抗血管ECs和抗血管PCs两个方向，其药物类型主要分为小分子酪氨酸激酶抑制剂（tyrosine kinase inhibitors，TKIs）和大分子单克隆抗体（mAb），其中前者代表性药物包括安罗替尼（Anlotinib）、尼达尼布（Nintedanib）和舒尼替尼（Sunitinib），后者代表药物主要为靶向血管ECs的VEGF/血管内皮生长因子受体（vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR）单抗。需要注意的是，虽然靶向ECs的抗血管联合治疗在多个Ⅲ期临床试验中展示出对实体瘤患者生存期的改善，但在NSCLC患者中，其机制不明的有限获益和耐药性在很大程度上影响了肿瘤抗血管药物的深入、广泛应用。靶向PCs抗血管治疗NSCLC的临床研究详见表1。

表1 靶向PCs抗血管治疗NSCLC的临床研究汇总

既往研究推测PCs的覆盖屏障作用是肿瘤抗血管治疗药物产生耐药性的重要机制，但近年来越来越多的临床试验表明，无论单药靶向清除PCs〔即靶向血小板衍生生长因子（platelet derived growth factor，PDGF）/血小板衍生生长因子受体（platelet derived growth factor receptor，PDGFR）的TKIs〕还是联合靶向ECs的抗血管治疗均多无明显获益，且伴随更多的毒副作用（表2）。相关研究也证实抗血管治疗在抑制肿瘤生长的同时会增加肿瘤侵袭和转移风险，这种经典悖论也呼应了目前临床上肿瘤抗血管治疗获益受限的困局，提示肿瘤PCs除了屏障作用外还存在旁分泌靶点和通路异质性，或需重新思考以靶向清除PCs或ECs为核心的治疗策略的科学性。

表2 靶向PCs的小分子抑制剂联合VEGF/VEGFR单抗治疗NSCLC的临床研究汇总

JAIN于2001年提出了肿瘤血管正常化概念，即通过合理运用抗血管生成药物使肿瘤血管结构和功能在特定时间窗内趋于正常，继而提高抗肿瘤治疗效果并抑制肿瘤转移，这一概念对研究PCs调控肿瘤血管和免疫抑制性TME具有重要指导作用，即不应以靶向清除PCs或肿瘤血管为目的，而应靶向导致PCs或肿瘤血管功能异常改变的旁分泌靶点及信号通路。MENG等通过双光子共聚焦显像、荧光微球活体超声造影等手段证实肿瘤血管正常化可明显增加TME内药物富集并有效增敏化疗，且靶向PCs肿瘤血管正常化可恢复小鼠肺癌、肝癌模型中肿瘤血管结构和功能，相关机制研究表明肿瘤细胞可介导血管PCs高表达己糖激酶2（hexokinase 2，HK2），并通过增加糖酵解代谢水平及下游Rho相关蛋白激酶（ROCK）-肌球蛋白轻链（MLC2）信号通路增加PCs收缩性、破坏PCs及肿瘤血管功能。需要指出的是，传统观点认为只有破坏或清除肿瘤新生血管方可使药物弥散并增敏化疗，这也曾被认为是联合抗血管治疗后有效抑制肿瘤的作用机制之一，但目前这种破坏性的抗血管治疗策略的核心正在受到挑战，尤其是针对实体瘤而言。HUANG等研究发现，肿瘤内CD8+ T淋巴细胞浸润与肿瘤内正常血管的分布和数量密切相关，而不是碎裂异常的肿瘤血管，这与MENG等研究结论相似。此外，YONUCU等、RÖHRIG等分别通过数学模型、MT6纤维肉瘤小鼠模型证实肿瘤血管正常化治疗相较于传统抗血管治疗能明显地增加实体瘤内核心区域药物浓度及分布。

4.小结与展望

综上所述，现阶段联合抗血管治疗实体瘤的困境或可通过靶向PCs肿瘤血管正常化而有所突破，即靶向PCs异常旁分泌靶点及信号通路，促进肿瘤血管结构及功能正常化，纠正免疫抑制性TME，恢复肿瘤核心区药物渗透，充分增敏化疗、TKIs和免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitors，ICIs）等联合治疗。因此，靶向PCs的肿瘤血管正常化治疗或将成为重塑TME和临床抗肿瘤治疗的新策略。

专家简介

梁文华，男，教授，副主任医师，博士生导师/博后合作导师，国自然优青基金获得者（肿瘤学），青年珠江学者，广东省杰出青年医学人才。任广州呼吸健康研究院院长助理，国家呼吸医学中心办公室主任，呼吸疾病国家重点实验室肺癌学组副组长，广州医科大学附属第一医院胸部肿瘤综合病区主任。自2012年进入肿瘤研究领域至今已发表第一/通讯作者SCI论文200余篇，累计影响因子超过2000，被引27000余次，H指数34。多次于ASCO，ESMO，WCLC等重要国际学术会议作大会发言或壁报展示。担任SCI杂志Transl Lung Cancer Res (IF 4.8)副主编，Chinese Medical Journal、中国全科医学杂志编委。作为PI或sub-PI主持全国多中心临床研究5项。主持国自然等多个项目，总研究经费超过800万元。

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